【正文】 精度高； （ 2）為了保障冰刀的形狀精度，機(jī)械夾持部分應(yīng)具有良好的剛性和精度； （ 3）設(shè)備的布局、功能應(yīng)適應(yīng)不同種類冰刀研磨的要求。一次研磨時(shí)間為 3～ 5 分鐘。冰刀刃平面粗糙度達(dá)到 ～ ， 90176。通過(guò) X 、 Y、 Z 三個(gè)軸的伺服電機(jī)控制三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和研磨運(yùn)動(dòng)。最后，研磨冰刀時(shí)，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量考慮冰刀的使用壽命，每把冰刀的研磨量設(shè)定要合理。其次，冰刀數(shù)控研磨屬于成形加工，不但要將刀刃磨出來(lái)，還必須將冰刀輪廓形狀修復(fù)成規(guī)定的形狀。 冰刀研磨機(jī)的主要指標(biāo) 冰刀的數(shù)控研磨有其行業(yè)特點(diǎn)。其中，機(jī)械部分是冰刀研磨機(jī)的重要組成部分。數(shù)控系統(tǒng)具備友好的人機(jī)界面和加工過(guò)程的在線仿真功能。 （ 4）在華中數(shù)控系統(tǒng)硬件體系的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了冰刀研磨加工的控制過(guò)程，設(shè)計(jì)了研磨砂輪的特殊運(yùn)動(dòng)方法，采取了半閉環(huán)的伺服位置控制方案，采取CNCPLC 模擬量單元的數(shù)據(jù)及信號(hào)處理環(huán)節(jié)，用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪主軸電機(jī)的控制，從而保砂輪以恒定的線速度進(jìn)行研磨加工。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)研磨量，自動(dòng)生成冰刀研磨的加工工藝卡。 （ 2）冰刀的手工研磨，刀刃線形狀、研磨量、研磨的分級(jí)、控制過(guò)程全依賴操作員的手感和經(jīng)驗(yàn)程度，難以達(dá)到形狀精度和表面精度的要求。因此，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控冰刀研磨機(jī)勢(shì)在必行。 Cag One 公司也提供一系列手工和數(shù)控冰刀研磨機(jī)，其產(chǎn)品如圖 所示。而冰刀的數(shù)控研磨其精度則取決于控制系統(tǒng)的質(zhì)量和機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)精度。利用以上數(shù)控技術(shù)，數(shù)控冰刀研磨機(jī)床具有很強(qiáng)的靈活性，能適應(yīng)任何一把冰刀的研磨。利用工藝卡編程，可控制機(jī)床對(duì)冰刀進(jìn)行粗、精、拋光 3 級(jí)研磨。冰刀本身的結(jié)構(gòu)小巧，研磨機(jī)是在體育項(xiàng)目中使用，要求能夠經(jīng)常隨運(yùn)動(dòng)隊(duì)攜帶，這決定了冰刀的數(shù)控研磨機(jī)應(yīng) 該是便攜式的 —— 體積小、重量輕 利用數(shù)控的編程技術(shù)可以編出任何平面的冰刀刀刃線。數(shù)控冰刀研磨機(jī)，從本質(zhì)意義上講和一臺(tái)普通的數(shù)控磨床沒(méi)有什么區(qū)別，產(chǎn)品加工都要經(jīng)過(guò)數(shù)控編程、刀補(bǔ)、插補(bǔ)、最后控制運(yùn)動(dòng)軸加工的過(guò)程。 圖 冰刀的卷刃 圖 冰刀的偏刃和脊刃 圖 冰刀的局部鈍刀 冰刀的數(shù)控研磨技術(shù) 冰刀的數(shù)控研磨，是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到冰刀研磨當(dāng)中去。 如圖 圖 手工研磨冰刀方法 但是 手工研磨存在 一些嚴(yán)重 的問(wèn)題 ， 主要有 5 （ 1）手工研磨時(shí)的作用力不易控制，在研磨的過(guò)程中容易出現(xiàn)各種問(wèn)題，如圖 所示，當(dāng)手壓磨具作用力過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)切屑向刀刃處堆積形成卷刃；若研磨冰刀用力不均還將造成偏刃和脊刃，如圖 所示。 目前，冰刀的研 磨方法主要有兩種，手工研磨和數(shù)控研磨 冰刀的 手工研磨 手工研磨 是使用多級(jí)目數(shù)的 精細(xì)磨料對(duì)工件表面進(jìn)行多次的磨削加工。 本文研究的數(shù)控技術(shù)及其在冰刀研磨領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)于提高我國(guó)體育裝 備水平和實(shí)力、提 冰上項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)能力、促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)率的發(fā)展等方面都具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 。 本文目的是解決我國(guó)冰刀研磨行業(yè)的共性技術(shù)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控冰刀研磨機(jī)，使冰刀由手工研磨過(guò)渡到全自動(dòng)研磨，在冰刀研磨技術(shù)上產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，提高冰刀研磨的質(zhì)量和效率，促進(jìn)滑冰運(yùn)動(dòng)的體育器材技術(shù)升級(jí)，提升我國(guó)滑冰運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)。產(chǎn)品技術(shù)含量低 ,自動(dòng)化程度不高 ,冰刀的研磨質(zhì)量完全取決于操作者的熟練程度 ,嚴(yán)重影響冰刀研磨的效率和質(zhì)量 ,商品化的手工冰刀研磨機(jī)則尚屬空白 ,更談不上全自動(dòng)的數(shù)控冰刀研磨機(jī)了 ,這對(duì)我國(guó)冰上運(yùn)動(dòng)的發(fā)展是一個(gè)極大的制約。從研磨質(zhì)量上說(shuō)，數(shù)控研磨的加工質(zhì) 圖 兩段圓弧的冰刀刀刃線 量要比手工研磨的要高得多。因此 .冰刀的正確研磨對(duì)于保障冰刀的滑行質(zhì)量和提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)起著至關(guān)重要的作用。今天 ,運(yùn)動(dòng)員和滑冰運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者取得了越來(lái)越好的成績(jī) .冰刀的質(zhì)量是一個(gè)決定性的因素。 到了 17 世紀(jì) ,溜冰逐漸發(fā)展成為一種運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。 冰刀是冰上運(yùn)動(dòng)鞋下面的塊刀片，它是冰上運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)?；\(yùn)動(dòng)起源于荷蘭。系統(tǒng)軟件提供了友好的人機(jī)界面，使人機(jī)交互變得容易，更適合于運(yùn)動(dòng)員操 作使用，同時(shí)，系統(tǒng)還提供了加工在線仿真功能，使研磨加工過(guò)程變得形象而具體。設(shè)計(jì)了冰刀研磨砂輪的特殊運(yùn)動(dòng)方式采用 CNCPLC 模擬量單元的數(shù)據(jù)及信號(hào)處理環(huán)節(jié)，用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)砂輪主軸電機(jī)的控制從而保證砂輪以恒定的線速度進(jìn)行研磨加工。研究設(shè)計(jì)了冰刀研磨的專用砂輪，同時(shí)根據(jù)砂輪的磨損機(jī)理，提出了砂輪修整方法。結(jié)合這些因素，制定了冰刀研磨的加工工藝 。 PC 機(jī)通過(guò)打印機(jī)接口直接連接冰刀研磨設(shè)備，實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)直接數(shù)控，從而去掉了傳統(tǒng)數(shù)控設(shè)備中的工控機(jī)，以滿足冰刀研磨機(jī)便攜性的要求。本文針對(duì) 影響冰刀研磨設(shè)備便攜性的因素，提出了兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)設(shè)備便攜性的方法。冰刀的數(shù)控研磨需滿足設(shè)備便攜、工藝簡(jiǎn)單、控制精確、研磨精度高等方面的要求。 答辯小組組長(zhǎng)： 年 月 日 答辯委員會(huì)意見(jiàn) 經(jīng)答辯委員會(huì)討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)?cè)u(píng)定為 答辯委員會(huì)主任： 年 月 日 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................1 ABSTRACT...................................................................................................................2 1 緒論 .............................................................................................................................3 研究的背景、目的和現(xiàn)實(shí)意義 .............................................................................3 冰刀研磨技術(shù)概述 .................................................................................................4 國(guó)內(nèi)外研究狀況 .....................................................................................................6 主要內(nèi)容 .................................................................................................................6 2 冰刀研磨機(jī)總體結(jié)構(gòu) ...............................................................................................8 冰刀研磨機(jī)的主要指標(biāo) .........................................................................................8 冰刀研磨機(jī)的基本要求 ........................................................................................8 冰刀研磨機(jī)總體布局 ............................................................................................8 主要部件的設(shè)計(jì)和選擇 ...................................................................................... 10 磨削力的計(jì)算 .....................................................................................................12 冰刀的裝夾技術(shù) .................................................................................................. 12 本章小結(jié) .............................................................................................................. 15 3 冰刀研磨的數(shù)控加工工藝 .................................................................................... 16 數(shù)控研磨的特點(diǎn) .................................................................................................. 16 影響冰刀研磨質(zhì)量的因素 .................................................................................. 16 磨料的選擇 .......................................................................................................... 18 砂輪的結(jié)構(gòu) ........................................................................... ...............................19 冰刀與砂輪位置關(guān)系 ............................................................................................19 砂輪的修整 .......................................................................................................... 20 本章小結(jié) ...............................................................................................................22 4 冰刀研磨機(jī)控制系統(tǒng)方案 .....................................................................................23 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 23 研磨的運(yùn)動(dòng)控制分析 .......................................................................................... 23 砂輪恒線速度的控 制 .......................................................................................... 24 本章小結(jié) ................................................................................................................25 5 冰刀研磨機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何建模 .........................................................................26 SOLID Edge 軟件簡(jiǎn)介 .....................................................................................26 冰刀研磨機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)體建模過(guò)程 ...................................................................26 本章 小結(jié) ............................................................................................................27 6 總結(jié)與展望 ..................